波长变换在光分组交换网络中的应用 _云知道

一、概述
近年来随着Internet的迅速发展，数据业务呈快速增长趋势，这要求网络有足够的带宽可以利用，并且要求网络节点有足够高的数据吞吐量，而这些正是在WDM网中应用分组交换技术的优势所在。WDM光传送网具有优异的传输性能，为信息的传输提供了足够的带宽；分组交换技术是快速交换数据的最佳选择。光分组交换技术将二者有机的结合，能极大地拓展现有的网络带宽，最大限度地提高线路利用率，被认为是为下一代光网络的发展趋势之一[1] 。目前世界上许多发达国家进行了这方面的研究，如欧洲RACE计划的ATMOS项目和ACTS计划的KEOPS项目[8]，美国DARPA支持的POND项目和CORD项目[10]日本NTT光网络实验室的项目等。
光分组交换网络参考模型分为三层，如图1所示。最上层为电交换层，对应于已普遍使用的接入网和核心网的标准，如ATM、SDH和PDH及其他常用的标准分组和基于帧的业务。最底层为透明光传输层，对应于WDM光传送网，链路的传输容量为数Gb/S至数百Gb/S 。在最上层和最底层之间是比特率和传输方式透明的光分组层，它在高层的低速信道和底层的高速信道之间进行适配，为WDM光传送网中的高速波长信道和电交换网之间架起一座桥梁，从而大大改进了带宽的利用率和网络的灵活性。
波长变换技术是组成全光分组交换网络中的重要技术，它的功能是将从波分复用终端或其它设备来的光信号进行转换，将非匹配波长上的光信号转换到所需的波长上。它的主要特点是高效、可靠、简便地把带有信号的光从一个波长转换到另一波长，从而实现波长的再利用，解决网络中交叉连接中的波长竞争问题，有效地进行路由的选择，降低网络阻塞率，提高网络的灵活性和可扩展性[2~4] 。
二、波长变换技术在OPS网络中的应用
光分组网(OPN)是在光域上实现光分组交换(OPS)技术的智能光网络，即以光分组的形式来承载业务数据，数据的传输在光域中进行，而路由和控制在光域或电域中进行。OPS网络交换节点的典型结构如下图所示：
（1）输入接口光部分有一个补偿色散的无源段(如色散位移光纤)，一个标准光纤延迟线，使分组向初始参考面被动排队。每一输入端口都如此。电部分包括分组头提取电路和负载荷位置确定(本地时钟的提取,分组的迟时确定,光开关门的触发选择等) 。分组头提取电路用以解决竞争情况和安排交换端的分组路由。（2）交换矩阵这是交换接点的核心部分,电路部分控制路由处理,解决竞争,按参考时钟安排虚分组;全光交换矩阵给出分组路由,使用光纤延迟线和虚分组解决竞争(缓存器) 。（3）输出接口为满足系统的需要,包括系统的可级联性,需要再生净载荷。这由输出接口完成。它包括一个光再生系统和重写分组头和再生光信号用的时钟电子电路。光再生系统包括快速功率均衡,去除抖动的再定时,波长转换和分组头重写。整个接口必须保证信号质量足够高,以使其能够通过几个光交换节点和WDM传输链路。
在OPS网络中，解决波长路由、网络冲突、透明的网间互联互操作、和超高速光信号处理等功能都离不开全光波长变换器的应用。
首先波长变换是解决网络冲突的有效方案。在OPS节点中，当同一波长上多个光分组同时去往同一个输出端时，就会发生对输出端资源的竞争，竞争失败的光分组将受阻，这时我们称输出端产生了冲突。冲突解决方案主要有三种：即通过偏射路由技术在空间域上解决冲突；通过光缓存技术在时间域上解决冲突，如图3（a）所示；通过波长转换技术在波长域上解决冲突，由可调谐全光波长变换器完成，如图3（b）所示。前两种技术都可看作偏射机制，一个是在空间上偏射，另一个是在时间上偏射。随着WDM技术和波长变换器的发展，波长空间解决分组冲突的方式越来越受到人们的重视。

波长变换在光分组交换网络中的应用

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